| 序文 ⅰ |
| 発刊に寄せて ⅲ |
| 1 開発の歴史 |
| 1.1 窒化ケイ素セラミックス材料開発の歴史［米屋 勝利］ 3 |
| 1.1.1 物質としての創世記からの経緯 3 |
| 1.1.2 Si3N4の構造と物性 4 |
| 1.1.3 Si3N4粉末 8 |
| 1.1.4 Si3N4の焼結技術の進歩 9 |
| 1.1.5 新機能材料としてのSi3N4関連材料 18 |
| 1.1.6 応用展開 20 |
| 2 結晶構造 |
| 2.1 窒化ケイ素とサイアロン［三友護］ 27 |
| 2.1.1 窒化ケイ素 27 |
| 2.1.2 サイアロン 31 |
| 2.2 金属ケイ素酸窒化物と金属ケイ素窒化物［三友護］ 38 |
| 2.2.1 金属ケイ素酸窒化物（Re-Si-O-N） 38 |
| 2.2.2 金属ケイ素窒化物（Re-Si-N） 42 |
| 2.3 第一原理計算に基づいた窒化ケイ素および関連非酸化物［田中功］ 46 |
| 2.3.1 第一原理計算により得られる情報 46 |
| 2.3.2 窒化ケイ素多形のエネルギーと物性 47 |
| 2.3.3 サイアロンの原子配列について 51 |
| 2.3.4 その他の固溶体について 53 |
| 2.3.5 粒界ガラス層研究への第一原理計算の適用 54 |
| 3 状態図 |
| 3.1 状態図［右京 良雄］ 59 |
| 3.1.1 はじめに 59 |
| 3.1.2 Si3N4-Al2O3系の反応 60 |
| 3.1.3 Si-Al-O-N（Si3N4-SiO2-Al2O3-AlN）系状態図 61 |
| 3.1.4 Si-Mg-O-N（Si3N4-SiO2-MgO-AlN）系状態図 65 |
| 3.1.5 Si-Y-O-N（Si3N4-SiO2-Y203-YN）系状態図 67 |
| 3.1.6 Si-M-O-N（M＝Ce，Zr，Beなど）系状態図 69 |
| 3.1.7 Si-Al-Y-O-N系状態図 71 |
| 3.1.8 Si-Al-Mg-O-N系状態図 78 |
| 3.1.9 Si-Al-Be-O-N系およびSi-Al-Li-O-N系状態図 80 |
| 3.2 サイアロンガラス［StuartHampshire］ 86 |
| 3.2.1 緒言 86 |
| 3.2.2 サイアロンガラスの形成 87 |
| 3.2.3 酸窒化物ガラスの構造と特性 91 |
| 3.2.4 酸窒化物ガラスセラミックスの形成 98 |
| 3.2.5 フッ素添加Mサイアロンガラス 99 |
| 3.2.6 酸窒化リンガラス 99 |
| 3.2.7 結語 100 |
| 4 合成 |
| 4.1 直接窒化法［横田博］ 109 |
| 4.1.1 窒化ケイ素粉末の特徴 109 |
| 4.1.2 直接窒化法による合成メカニズム 111 |
| 4.1.3 Si3N4の粉末特性 115 |
| 4.1.4 むすび 116 |
| 4.2 イミド分解法［山田 哲夫］ 118 |
| 4.2.1 緒言 118 |
| 4.2.2 Si3N4粉末に対する諸要求 119 |
| 4.2.3 Si3N4粉末の製造プロセス 120 |
| 4.2.4 Si3N4粉体の代表的な特性値 124 |
| 4.2.5 Si3N4粉末表面の化学的性状（酸素含有量および酸素分布） 125 |
| 4.2.6 粉末特性と焼結性および焼結体特性との相関 127 |
| 4.2.7 サイアロン基焼結体の高温特性 131 |
| 4.2.8 まとめ 132 |
| 4.3 還元窒化法［米屋 勝利］ 136 |
| 4.3.1 合成法の歴史と基本プロセスの開発 136 |
| 4.3.2 還元窒化粉末の焼結評価と実用性 141 |
| 4.4 CVD法［後藤孝］ 143 |
| 4.4.1 CVDによるバルク状セラミックスの作製 143 |
| 4.4.2 CVDによるSi3N4の作製 144 |
| 4.4.3 CVDSi3N4基ナノコンポジットの作製 149 |
| 4.5 有機－無機変換法［岩本 雄二・菅原 義之］ 158 |
| 4.5.1 はじめに 158 |
| 4.5.2 ポリシラザンの合成および取り扱い 160 |
| 4.5.3 ポリシラザンから得られるセラミックス 162 |
| 5 製造プロセス |
| 5.1 製造プロセス概論［北英紀］ 173 |
| 5.1.1 小・中型部品 173 |
| 5.1.2 大型部品 175 |
| 5.1.3 製造と基盤研究 177 |
| 5.1.4 環境視点での製造プロセス 178 |
| 5.2 混合・分散［神谷 秀博］ 180 |
| 5.2.1 窒化ケイ素粒子および焼結助剤の水中での表面状態 180 |
| 5.2.2 高分子分散剤を用いた分散状態の制御 181 |
| 5.3 造粒［佐藤 和好・内藤 牧男］ 185 |
| 5.3.1 製造プロセスにおける造粒の役割 185 |
| 5.3.2 スラリー特性が顆粒体特性に及ぼす影響 185 |
| 5.3.3 噴霧乾燥条件と顆粒体特性との関係 191 |
| 5.4 成形［植松 敬三］ 194 |
| 5.4.1 はじめに 194 |
| 5.4.2 成形法と特徴 194 |
| 5.4.3 成形体の構造 194 |
| 5.4.4 成形法と構造との関係 198 |
| 5.4.5 成形体構造が焼結や特性に及ぼす影響 200 |
| 5.5 焼結［多々見純一］ 205 |
| 5.5.1 はじめに 205 |
| 5.5.2 焼結メカニズム 205 |
| 5.5.3 焼結技術 209 |
| 5.5.4 おわりに 215 |
| 5.6 接合［菅沼 克昭］ 217 |
| 5.6.1 はじめに 217 |
| 5.6.2 Si3N4と金属の接合 217 |
| 5.6.3 活性金属法 218 |
| 5.6.4 共晶接合法 219 |
| 5.6.5 高圧鋳造接合法（SQ接合法） 220 |
| 5.6.6 固相接合法 221 |
| 5.6.7 熱応力の評価と緩和 222 |
| 5.6.8 Si3N4同士の接合 224 |
| 5.6.9 まとめ 226 |
| 5.7 加工［兼松渉］ 228 |
| 5.7.1 窒化ケイ素に適用される加工技術 228 |
| 5.7.2 研削加工 230 |
| 5.7.3 研削加工損傷 230 |
| 5.7.4 加工損傷が強度に及ぼす影響の統計的判定方法 233 |
| 6 微構造 |
| 6.1 微構造制御法［大司 達樹］ 239 |
| 6.1.1 粒子形態制御 239 |
| 6.1.2 粒子配向制御（粗大柱状粒子） 242 |
| 6.1.3 粒子配向制御（微細柱状粒子） 248 |
| 6.1.4 粒界相制御（破壊抵抗に及ぼす影響） 251 |
| 6.1.5 多孔体における粒子配向制御 255 |
| 6.2 微構造観察方法［幾原 雄一・柴田 直哉］ 262 |
| 6.2.1 はじめに 262 |
| 6.2.2 走査型電子顕微鏡法および試料作製法 263 |
| 6.2.3 透過型電子顕微鏡法および試料作製法 265 |
| 6.2.4 走査透過型電子顕微鏡法 267 |
| 6.2.5 まとめ 270 |
| 6.3 粒界構造解析［幾原 雄一・柴田 直哉］ 272 |
| 6.3.1 はじめに 272 |
| 6.3.2 Si3N4セラミックス粒界の特徴 272 |
| 6.3.3 Si3N4セラミックス粒界のTEM観察 274 |
| 6.3.4 Si3N4粒界のSTEM観察と添加元素効果の原子メカニズム 278 |
| 6.3.5 Si3N4粒界のTEM内その場破壊観察 284 |
| 6.3.6 まとめ 286 |
| 7 特性 |
| 7.1 室温での機械的特性 291 |
| 7.1.1 強度と破壊靭性［逆井 基次］ 291 |
| 7.1.2 強度の統計的性質［松尾陽太郎］ 304 |
| 7.1.3 疲労［山内 幸彦］ 325 |
| 7.1.4 トライボロジー［岩佐美喜男］ 334 |
| 7.2 高温での機械的特性 342 |
| 7.2.1 高温での破壊強度と破壊靭性［大司 達樹］ 342 |
| 7.2.2 クリープ［西村 聡之］ 348 |
| 7.2.3 超塑性［若井 史博］ 353 |
| 7.3 耐酸化性［後藤孝］ 361 |
| 7.3.1 Si3N4の酸化挙動 361 |
| 7.3.2 Si3N4のパッシブ酸化 362 |
| 7.3.3 Si3N4のアクティブ酸化 365 |
| 7.4 熱的特性［平尾喜代司・渡利 広司］ 372 |
| 7.4.1 はじめに 372 |
| 7.4.2 Si3N4の熱伝導率 372 |
| 7.4.3 理論熱伝導率と単結晶粒子の熱伝導率 373 |
| 7.4.4 β-Si3N4セラミックスの高熱伝導率化 374 |
| 7.4.5 β-Si3N4セラミックスの熱伝導メカニズム 376 |
| 7.4.6 反応焼結による高熱伝導Si3N4の開発 379 |
| 7.4.7 おわりに 381 |
| 7.5 蛍光体［広崎 尚登］ 384 |
| 7.6 放射線損傷［矢野 豊彦］ 392 |
| 7.6.1 原子力とセラミックス 392 |
| 7.6.2 中性子照射損傷 392 |
| 7.6.3 中性子照射による各種セラミックスの特性変化 393 |
| 7.6.4 窒化ケイ素の照射損傷の照射後アニールによる回復 394 |
| 7.6.5 照射による微構造変化 395 |
| 8 応用 |
| 8.1 グロープラグ［松原桂］ 403 |
| 8.1.1 はじめに 403 |
| 8.1.2 グロープラグの構造 403 |
| 8.1.3 セラミック材料の特徴 405 |
| 8.1.4 セラミックグロープラグの製造工程 406 |
| 8.1.5 おわりに 407 |
| 8.2 切削工具［浦島 和浩］ 408 |
| 8.2.1 はじめに 408 |
| 8.2.2 窒化ケイ素工具材料の特徴 410 |
| 8.2.3 セラミックエ具の製造方法 411 |
| 8.2.4 工具に適した材料への改良 412 |
| 8.3 金属溶湯部材［北英紀］ 414 |
| 8.3.1 個々の部材の現状や課題 414 |
| 8.3.2 展望 : ニーズと課題 417 |
| 8.4 ターボチャージャーロータ［安藤 元英］ 420 |
| 8.4.1 はじめに 420 |
| 8.4.2 ターボチャージャーロータのセラミックス化の課題 421 |
| 8.4.3 セラミックターボチャージャーロータの性能 424 |
| 8.4.4 おわりに 424 |
| 8.5 ベアリング［米屋 勝利］ 426 |
| 8.5.1 窒化ケイ素材料の開発とベアリングへの応用 426 |
| 8.5.2 ベアリング材の高性能化・汎用化 427 |
| 8.5.3 Si3N4材料におけるTiO2添加の役割とトライボロジー特性 428 |
| 8.6 半導体素子基板［吉野 信行］ 431 |
| 8.6.1 半導体素子基板の変遷 431 |
| 8.6.2 半導体素子基板の製造方法 431 |
| 8.6.3 半導体素子基板への要求特性と課題 432 |
| 8.6.4 高信頼性半導体素子基板の開発 434 |
| 8.7 窯用部材［高山 定和・安永 吉宏］ 436 |
| 8.7.1 窒化ケイ素系材料 436 |
| 8.7.2 各材質の特徴 436 |
| 8.8 蛍光体・白色LEDとその他の応用［上田 恭太］ 442 |
| 8.8.1 白色LED 442 |
| 8.8.2 CRTとフィールドエミッションディスプレイ 445 |
| 8.9 粉砕機用部材大西 宏司 446 |
| 8.9.1 粉砕機部材特性 446 |
| 8.9.2 窒化ケイ素製粉砕機用部材の摩耗特性 447 |
| 8.9.3 まとめ 451 |
| 8.10 膜としての応用［岩本 雄二・宮嶋 圭太］ 452 |
| 8.10.1 セラミックス製高温水素分離膜 452 |
| 8.10.2 窒化ケイ素系水素分離膜 453 |
| 付録 : Si3N4の基本的性質［多々見純一］ 459 |
| ［1］ 化学式・分子量 461 |
| ［2］ 結晶学的データ 461 |
| ［3］ X線回折データ 463 |
| ［4］ 熱力学データ 465 |
| ［5］ 熱的性質 467 |
| ［6］ 機械的性質 468 |
| ［7］ 電気的性質 470 |
| ［8］ 化学的性質 470 |
| ［9］ 光学的性質 471 |
| 総索引 475 |
| 欧字先頭語索引 482 |
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